1、多糖类物质的构成和通性

构成多糖类物质的主要成份有如下几种：

１、戊糖，即五碳糖(分子中含五个碳原子)，主要是木糖和阿拉伯糖，它们的分子式均为c₅h₁₀o₅。

２、己糖，即六碳糖(分子中含六个碳原子)，常见的如葡萄糖、半乳糖、甘露糖和鼠李糖，它们的分子式均为c₆h₁₂o₆。

３、糖醛酸，即醛糖的一个伯醇基－ch₂oh氧化成羧基－cooh形成的，主要有葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸，它们的分子式分别为 c₅h₉o₅cooh 和 c₄h₇o₄cooh。

甘蔗中含有较多的纤维素和半纤维素，前者是葡萄糖的高分子缩合物，后者是上述三类成份的高分子缩合物。它们都不溶于水 (后者可溶于碱液)，对制糖工艺的影响不大。它们可用作燃料、造纸或制纤维板。

此外，有几种多糖体对制糖过程有较大的不良影响：

1、细胞壁多糖：可溶或受热时溶于水，其构成亦包括上述三类成份。

2、淀粉：是葡萄糖的高分子缩合物，不溶于冷水，在热水中糊化而分散。

3、果胶：是半乳糖醛酸的缩合物及其甲酯化产物，微溶至可溶于水。

4、葡聚糖：是细菌作用形成的葡萄糖聚合物，可溶于水。

这些多糖类物质的分子量都很大，溶入水中都是胶体物质，因为含有大量亲水性的－oh基而有很强的亲水性，是典型的亲水胶体。它们都明显地增大溶液的粘度，降低过滤速度，影响糖浆混浊，阻碍蔗糖结晶的生长，并常以较高的比例进入蔗糖晶体中，降低产品质量，及影响生成伪晶，和增大糖蜜中带走的糖分，对制糖过程十分有害。

这几种多糖合称为总多糖，简写为tps。美国糖业研究所godshall等分析了10个品种甘蔗在不同时期的蔗汁，总多糖含量（对bx比）的平均值为0.21%，变化幅度为0.15%～0.32%，通常在11月最高。

多糖类物质的性质与它是否含有糖醛酸组分及其数量有密切关系。不含糖醛酸的多糖类，没有羧基等带电基团，极小带电荷，不能与离子或带电基团产生化学反应，性质很稳定，甚至加醋酸铅亦不能使之沉淀析出。但含有较多糖醛酸组分的多糖类，因含羧基而有酸性，能离解出h⁺而本身带负电，能与阳离子结合，性质较活泼，例如果胶酸可形成钙盐沉淀，或形成软胶状物质而析离出来。带负电的多糖类物质还能够与蛋白质的正电基相结合，形成复合胶体，减弱蛋白质变形凝结的作用。

多糖类不少具有光学上的右旋性，增大溶液的转光度，影响糖份分析结果偏高。

甘蔗的细胞壁含有不少多糖，就称细胞壁多糖(cell wall polysaccharides)，亦称为固有的甘蔗多糖(indigenous sugarcane polysaccharide，简写为isp)。它的约一半是葡萄糖的缩合物(phytoglucan)，分子量低于50000，其余部分的分子量较高，含有木糖，阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖及葡萄糖醛酸。在甘蔗压榨时部分分散到蔗汁中，在加热时逐渐水化而溶解。

克拉克等的研究发现，细胞壁多糖时常和一种酚酸－－阿魏酸(ferulic acid)结合在一起。这种物质相当稳定，难以除去，并会以较高的比例被吸藏入蔗糖晶体中，是精糖中重要的有色物和导致混浊的物质。

一些多糖类物质在酸性溶液中静置会析出成絮状物，这是用白糖甚至精糖制成的酸性饮料中出现絮状物的主要原因。克拉克等多个研究者的许多研究报告都指出，白糖和精糖中的多糖类物质是酸性饮料形成絮状物的重要因素。它们是阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖和鼠李糖的缩合物。
　　在一些制糖和有关书籍中提到树胶质(gum)和粘胶质(mucilage)。它们原来都是指天然植物中存在的胶状物，都属于多糖类，由戊糖(阿拉伯糖)、己糖(如半乳糖、葡萄糖和鼠李糖）和糖醛酸(半乳糖糖醛酸、葡萄糖糖醛酸)等缩聚构成，化学组成类似上述的甘蔗细胞壁多糖。

2、淀粉

淀粉在自然界中分布极广，它是葡萄糖的缩合物，是典型的高分子有机物。它的分子量因来源不同而有很大差异，由数万到数百万。

甘蔗中的淀粉含量与种植地区、甘蔗品种和收割时间有很大关系。国外一些地区和品种的甘蔗含较多淀粉，南非、澳大利亚、美国和印度等国的糖业界对淀粉的影响很重视，并做了很多研究工作。澳大利亚甘蔗初压汁的淀粉含量，大部分超过0.01%，少数超过0.03%(对汁)。印度多个品种甘蔗的初压汁的淀粉含量(对bx比)，平均为0.0695%，少数超过0.1%，已有低于0.03%，变动很大。印度的几个亚硫酸法糖厂，澄清对淀粉的除去率为19%～28%，平均22%。几种中间制品的淀粉含量(对bx比)为：糖浆0.082%，甲糖膏0.107%，乙糖膏0.157%，丙糖膏0.24%。印度21个糖厂耕地白糖的淀粉含量，大部分在150～250mg/kg之间，只有两个低于100mg/kg，亦有两个高于300mg/kg。

美国godshall等测定了路州10个品种甘蔗的淀粉含量(对bx比)，平均为0.067%，变动范围在0.02%～0.14%之间，相差达５倍。在6个品种蔗汁的总多糖(tps)中，淀粉所占的比例为6%～30%。埃及sayed测定了3 个品种的甘蔗含淀粉量，在10月分不到0.01%，但以后逐渐增加，到翌年3月增加到0.03%～0.08%。美国onna等分析了多种原糖的淀粉含量，多数在100～200mg/kg之间，但有些高达400mg/kg。

淀粉对糖液的过滤性能影响很大，许多专家都指出，原糖含淀粉多是炼糖厂回溶糖浆过滤速度低的主要因素。

国内甘蔗含淀粉的分析数据还很少。广州甘蔗糖业研究所分析的广东两个品种的甘蔗，蔗汁含淀粉0.011%和0.024%。广西阳元妹分析某糖厂不同时期的混合汁，淀粉含量(对bx比)为0.0259%～0.0547%，12月份较低，1月后显著升高。黄立新等分析了国内13个白糖样品的淀粉含量，10个样品低于100mg/kg，3 个高于100，最高的一个高于300mg/kg。看来国内也有些地区和品种的甘蔗含淀粉较多。碳酸法白糖含淀粉较少，三个样本为11～33mg/kg。

淀粉和碘反应生成深蓝色至紫红色的络合物，这是淀粉的一个特殊而重要的性质。利用这一作用，可以通过测定糖液加碘液反应后的光密度，对照标准淀粉溶液测得的数据，算出分析样本的淀粉含量。这种反应产物的吸收光谱，对不同的淀粉有所不同。甘蔗中淀粉的这一吸收光谱在560～600nm波长，吸收峰波长为580nm（低于常见的淀粉），可以这一波长进行测定。黄立新据此推算出这种淀粉的聚合度约为35，低于常见的淀粉。

天然的淀粉以颗粒状态存在，颗粒的大小视其来源而异，通常都在１μm 以上。淀粉不溶于冷水，它与冷水的混合物在静置时能自然向下沉降。用实验室的管式离心机可使蔗汁中的淀粉和其它的悬浮颗粒沉淀到底部而除去。在加热时，淀粉吸水膨胀，当温度升高到一定程度，淀粉粒急剧膨胀，吸收大量水分，淀粉分子间通过副价键连接形成粘稠的溶液或糊状物(浆糊)。淀粉的糊化温度与淀粉的种类有关，一般为56～76℃。

糊化后的淀粉有很强的亲水性，不能被一般的方法凝聚或沉淀。因此，石灰法和亚硫酸法澄清对淀粉的除去率很低。为消除淀粉的不良影响，南非和澳大利亚的不少糖厂多年来在处理含淀粉多的蔗汁时，加入淀粉酶将淀粉水解。碳酸法澄清在较低温度下进行碳酸饱充和过滤，此时淀粉尚未糊化，能较完全地除去，故产品中含淀粉较少。

国内一些亚硫酸法的白糖含淀粉量较高，说明有些地区和品种的甘蔗含淀粉较多，对此应引起充分的重视。如果糖厂过滤特殊困难、或糖膏粘度很大、或白糖混浊度偏高，应即分析白糖的淀粉含量。如果它超过100mg/kg，就应当对甘蔗或蔗汁进行分析，并研究采取措施。

淀粉的结构有两种，即直链淀粉 (amylose) 和支链淀粉 (amylopectin)，它们的性质略有差异。常见的淀粉含直链淀粉约20%，但甘蔗中的淀粉未有详细研究。

3、果胶
　　果胶广泛存在于植物特别是水果中，在甜菜肉中的含量也很高，但在甘蔗中较少。天然存在的原果胶(protopectin)与纤维素和半纤维素一起存在，不溶于水。但它在受热时逐渐水解为果胶(pectin)而胶溶。

纯果胶的化学组成是多缩半乳糖醛酸及其甲酯化产物。半乳糖是一种六碳糖，分子式亦为c₆h₁₂o₆(是葡萄糖的同分异构体)。因为乳糖(一种双糖)水解时生成一分子葡萄糖和一分子半乳糖而得名(早期曾称水解乳糖)。半乳糖的伯醇基－ch₂oh可被氧化成羧基 －cooh，就成为半乳糖醛酸，分子式为c₅h₉o₅cooh。半乳糖醛酸的缩合物即多缩半乳糖醛酸，亦称为果胶酸(pectic acid)，它的结构式如下：

果胶酸果胶酸是较强的有机酸，能与钙结合生成果胶酸钙，后者的溶解度很低，能从溶液中沉淀。由此反应可以测定溶液中果胶酸的含量(要注意先除去其他能形成钙盐沉淀的有机酸)。

天然果胶的分子量很高。它的羧基－cooh大部分甲酯化形成－cooch₃基团，因而酸性不强。但它在酸或碱性下加热可水解，复析出羧基、形成果胶酸并放出甲醇：

－cooch₃ + h₂o －→ －cooh + ch₃oh 

果胶中羧基的酯化程度对它的性质有很大的影响。天然果胶酯化程度高，自由羧基少，性质较稳定；经过水解后，酯化程度低，含自由羧基多，性质较活泼。天然果胶不与钙反应，但在水解变成果胶酸后即与钙结合沉淀。

果胶是甜菜肉的重要组成部分，约占其重量的一半。据苏联西林的研究，甜菜中的原果胶质约有2/3是果胶酸钙镁，1/3是多缩阿拉伯糖。不过要注意，这两者的性质有很大不同，果胶酸是酸性的负电胶体，能和几种多价阳离子结合沉淀；而多缩阿拉伯糖是没有离解基、不带电的物质，性质极稳定，很少参加化学反应，很难从水溶液中析出。

甜菜用渗出法提取蔗糖。渗出汁中的果胶含量在很大程度上决定于浸出的温度。据西林的研究，在70℃下浸出时，汁中含果胶不多，低于0.05%。但在此温度以上，果胶的溶出量急速增大，可达0.2%～0.3%。这说明甜菜中原来的果胶大部分是不溶性的，只是在热水浸渍时才逐渐溶出。因此，甜菜渗出如温度过高，会明显增加糖汁中的果胶量，并导致澄清过滤困难。

甘蔗提汁采用压榨法。据farnell的研究，用实验室的小型压榨机压榨，榨出汁中果胶很少，不到0.015%；但工厂压榨汁的果胶含量高很多，约0.13%。这说明甘蔗中的果胶原来溶解的不多，只是由于糖厂的高压压榨和反复加水(稀汁)渗透，才将它挤压到蔗汁中。据他的研究，如将甘蔗用高温的热水浸渍，特别是在酸性下，汁中的果胶也较多。将蔗汁加灰至碱性下加热，大部分果胶形成沉淀，但在中性下沉淀不完全。这是由于碱性下果胶水解成果胶酸，与钙结合成果胶酸钙。

果胶在加盐酸加热时水解并脱去羧基成为阿拉伯糖，多缩阿拉伯糖此时亦水解成阿拉伯糖。后者与酸一起加热则脱水形成糠醛。西林提出的果胶分析方法，就利用这种反应将生成的糠醛蒸馏出来测定，再折算成果胶量。这样的分析结果就包括这两种物质。

在加盐酸蒸馏时，蔗糖和还原糖脱水生成羟甲基糠醛，简写作hmf。它与糠醛的性质相近。在西林推荐的果胶分析方法中，要按样本中存在的蔗糖量推算它们生成的hmf量并将它减去。但也有分析试验说明，这种方法未能完全消除蔗糖的影响，以至分析结果偏高。广州甘蔗糖业研究所在80年代进行的研究，将蔗汁样本先加酒精将果胶沉淀出来，再将洗净的沉淀物加盐酸蒸馏，可以消除蔗糖的影响。这样测出的四种蔗汁的果胶含量为0.034%～0.047%，对蔗汁bx的比例为0.18%～0.25%。

果胶的分子量很高，并含有大量亲水性的羟基，是典型的亲水胶体。它的性质在负电亲水胶体中是典型的。